国家自然科学基金(51275219)
- 作品数：19 被引量：55H指数：5
- 相关作者：刘会霞王霄李品严长孟冬冬更多>>
- 相关机构：江苏大学上海交通大学无锡职业技术学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金江苏省高校自然科学研究项目江苏省光子制造科学与技术重点实验室开放基金更多>>
- 相关领域：金属学及工艺电子电信化学工程理学更多>>
- GFREP和PA66CF30激光透射连接工艺研究
- 2023年
- 采用激光透射连接技术对玻璃纤维增强环氧树脂(GFREP)与碳纤维增强尼龙66(PA66CF30)进行连接试验,通过电子万能试验机、超景深三维显微镜(VHX)和接触角测量仪等研究了GFREP和PA66CF30接头的力学性能、微观形貌和表面能,揭示了两者接头的连接机理。结果表明:随着激光功率、连接速率及离焦量的增大,GFREP和PA66CF30的接头强度均呈现出先升高后降低的趋势。熔化的PA66CF30流入接头处GFREP表面的细微凹坑中,形成了机械锚固结构,同时,熔池内部细小均匀的气泡会增强接头强度。GFREP和PA66CF30之间存在很强的范德华力。
- 黄滔顾杰陈寒松王霄
- 关键词：尼龙66环氧树脂机械锚固
- PBT与A5052铝合金的激光直接连接工艺参数建模分析与优化被引量：1
- 2021年
- 针对热塑性聚合物在汽车轻量化应用中的连接需求,采用半导体光纤激光器对车用材料聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)与A5052铝合金进行激光直接连接试验研究。为了提高连接强度,对铝合金表面进行激光表面织构预处理。利用响应曲面法建立工艺参数与铝合金表面预处理时间和连接强度的数学模型,分析了焊接功率、焊接速度、织构扫描次数和织构密度对预处理时间及连接强度的交互式影响,并进行优化求解。结果表明,焊接功率-织构密度、焊接功率-焊接速度对焊接强度的交互式影响较大。模型验证和优化结果验证表明,所建模型的预测值与实验值较为吻合,模型是可靠的,对提高连接质量有很好的指导意义。
- 刘东雷刘辉辉李品刘会霞
- 关键词：热塑性聚合物响应面法
- 数值模拟驱动的激光透射焊接PET与304L不锈钢的优化研究被引量：10
- 2014年
- 生物医学领域中的生物植入体必须使用具有生物相容性的材料进行连接以适应人体内复杂的生物、物理和化学环境。激光透射焊接(LTW)是解决生物医用材料之间连接的一种新方法。由于利用实验方式获得生物医用材料的最佳焊接工艺参数时间长、成本高,因此提出一种数值模拟驱动实验设计、工艺参数建模与优化的方法,对激光透射焊接生物医用材料进行了系统的研究。首先利用有限元模型(FEM)对焊接过程中的温度场进行模拟,并用焊接实验对模拟结果进行验证;然后利用FEM的模拟结果进行实验设计,用人工神经元网络(ANN)建立工艺参数和焊接结果之间的数学模型,并用FEM的模拟结果对此数学模型的预测结果进行验证;最后采用满意度函数(DF)与遗传算法(NSGA-II)相结合的方法,对工艺参数进行多目标优化,并对优化结果进行验证。结果表明:优化的预测结果、实验结果、模拟结果之间均取得了较好的一致性,此方法为有效指导生物医学领域中的焊接实验、提高焊接质量和降低生产成本开辟了新途径。
- 陈浩王霄刘会霞李品黄创赵振关严长
- 关键词：激光技术生物医用材料人工神经元网络多目标优化
- 基于体热源的激光透射焊接PA66温度场模拟被引量：2
- 2016年
- 目前国内激光透射焊接温度场模拟大多采用面热源,无法考虑炭黑含量的影响。为此,文中使用Ansys的APDL语言构建了基于体热源的三维瞬态有限元模型,采用该模型对PA66的激光透射焊接温度场进行了模拟,并将模拟结果与面热源下的模拟结果、实验结果分别进行对比。结果发现,由体热源模型模拟得到的焊缝热影响区形貌与实际热影响区形貌较为接近,模型预测的热影响区尺寸也与实测值保持着较高的吻合度,表明体热源能较好地表征炭黑含量对焊接结果的影响,并在温度场模拟方面明显优于面热源。
- 孟冬冬伍彦伟范彩连蔡野
- 关键词：温度场
- 层扫描式管材激光渐近弯曲矫形工艺
- 2017年
- 采用层扫描的方式,实现了管材的激光渐近弯曲矫形。基于Perona-Malik边缘提取算法和RANSAC直线特征提取算法,实现了激光渐近弯曲矫形过程的实时在线测量,分析了工艺参数对管材弯曲角度的影响。结果表明,弯曲角度随时间的增加呈近似线性增加;位置形状参数对弯曲角度的增大速率影响不大,而轴向进给次数与单层弯曲角度的变化量成正比;轴向进给步距可以改变弯曲段的曲率;激光平均功率越高,弯曲角度的增大速率越快。
- 李品严长
- 关键词：激光技术管材
- 激光透射焊接件拉伸过程应力分布和失效行为被引量：6
- 2016年
- 采用模拟与实验相结合的方式研究激光透射焊接件拉伸过程中的应力分布和拉伸件的失效行为。以PA66激光透射焊接件为研究对象,建立了焊后拉伸数值模拟模型,模拟得到了焊接件的拉伸载荷-位移曲线和拉伸变形情况,并与拉伸实验进行对比和验证;对拉伸过程中焊接件的剪切应力和Von Mises应力分布进行分析,从剪切和拉伸失效方面探究拉伸件的失效行为。拉伸实验验证了拉伸数值模拟模型能较好地预测焊接件的拉伸变形情况;数值模拟得到最大剪切应力发生在焊接界面上长方形焊接区域的4个角点附近,即剪切失效的起始位置,且由于最大剪切应力远小于PA66的剪切强度,拉伸件发生剪切失效的可能性较小。预测的焊接件拉伸失效形式及失效位置与实验结果吻合,验证了数值模拟方法的准确性和拉伸数值模拟模型良好的可靠性。
- 刘伟刘会霞孟冬冬郭德晖刘保光仲雪娇王霄
- 关键词：激光技术剪切应力
- 激光透射点焊车用材料PMMA的工艺优化被引量：13
- 2016年
- 针对聚合物在汽车轻量化应用中引发的连接需求,采用Nd:YAG脉冲激光器对车用材料聚甲基丙烯酸酯(PMMA)进行激光透射点焊实验研究。利用响应曲面法建立工艺参数与最大拉力和熔池直径的数学模型,并进行实验设计优化与分析。分析了作用时间、离焦量、峰值电压、脉冲频率对连接性能和熔池直径的影响,并采用两种优化准则进行优化分析。结果表明,峰值电压和脉冲频率是通过控制激光功率来影响连接性能,且后者对激光透射点焊连接性能影响较大;当激光功率较大时,能量密度较为集中,增加激光作用时间易造成材料烧蚀甚至穿透。工艺优化过程中,预测值与实验值相对误差保持在8%以内,优化的预测结果与验证实验的结果较为吻合,对提高连接质量和降低生产成本有很好的指导意义。
- 刘保光王霄刘伟郭德晖仲雪娇刘会霞
- 关键词：激光技术响应曲面法热塑性聚合物
- 激光透射焊接尼龙66光学属性研究被引量：5
- 2016年
- 为了揭示激光与聚合物之间的相互作用机理,以尼龙66(PA66)为研究对象,采用刀刃法分析了半导体激光器的激光功率通量分布,采用紫外-可见-近红外分光光度计测量了PA66和质量分数为0.3的玻纤增强尼龙66(PA66GF30)的光学参量,分析了材料厚度及玻纤增强剂对PA66的透射率、反射率和吸收率的影响。通过非接触线扫描实验和数学模型研究了材料厚度及玻纤增强剂对PA66光散射的影响,确定了激光透过PA66和PA66GF30后的激光功率通量分布。结果表明,PA66的透射率随着厚度的增加而减小,反射率、吸收率随着厚度的增加而增大,光散射随着厚度的增加而增大;加入玻纤时,透射率明显减小,反射率稍有增大,吸收率和光散射均明显增大。此研究对确定不同厚度热塑性塑料的光散射参量以及数值模拟在激光透射焊接中的更广泛应用是有帮助的。
- 刘伟孟冬冬范彩连李品蔡野伍彦伟刘会霞
- 关键词：激光光学尼龙光散射
- 工艺参数对激光透射焊接PA66的间隙、熔深和剪切强度的影响被引量：1
- 2013年
- 基于玻纤和碳纤增强的PA66热塑性材料,研究了夹紧力对焊接件的间隙、熔深和剪切强度的影响,分析了三者之间的联系,得出夹紧力在焊接试验中的重要性。进一步研究了焊接速度和功率对熔深和剪切强度的影响,从大量的试验数据和拟合曲线中得出熔深与剪切强度之间的关系。最后,讨论了线能量对熔深和剪切强度的影响。结果表明,工艺参数影响焊接件的间隙和熔深,从而使得剪切强度发生改变,研究焊接件的间隙和熔深的变化能很好地认识到工艺参数是如何影响剪切强度的。
- 严长李品刘会霞蔡野陈浩黄创赵振关王霄
- 关键词：激光技术PA66熔深剪切强度
- 激光透射焊接聚碳酸酯和聚苯醚实验研究被引量：8
- 2015年
- 对异种塑料聚碳酸酯和聚苯醚激光透射焊接性能进行了研究,分析了温度属性和相容性对可焊性的影响;采用半导体激光器进行激光透射焊接实验,采用电子万能试验机测定接头拉伸剪切强度,并用响应面法对焊接工艺参数进行实验设计建模与优化;采用三维显微镜对断面形貌进行观测,分析不同扫描速度下接头失效形式。结果表明,在激光功率为6.34 W、扫描速度为40 mm/s、夹紧力为0.39 MPa时,能获得最佳的焊接强度为6.51 MPa,当能量输入密度不同时,上下层材料的熔融结合作用程度和焊接缺陷(烧蚀和气泡)是影响接头力学性能和失效形式的主要因素。利用激光透射焊接技术,可以对异种塑料实现较好的焊接效果。
- 伍彦伟刘会霞李品蔡野范彩连孟冬冬邱唐标王霄
- 关键词：激光技术聚碳酸酯聚苯醚失效形式
